复杂产品批次bom管理的实践与探索

复杂产品批次BOM管理的实践与探索北京清软英泰信息技术有限公司彭旭曾庆勇耿坤瑛在制造型企业中，BOM贯穿于产品概念设计、详细设计、工艺规划、样机试制、加工制造、销售维护直至产品消亡等过程。随着企业信息化建设的推进，BOM成为企业产品数据管理的核心，是各应用信息系统之间进行数据集成的基础和桥梁。许多制造型企业在信息化建设中只是对产品设计和工艺BOM进行了有效管理，但对于复杂产品结构关系，尤其是复杂产品批次BOM的管理没有达到预期的效果。复杂产品如：机车、发电设备产品设计复杂，产品的零部件数量繁多，一般在2万个左右，多的达3万个，产品结构层次最大可达20层，复杂产品其产品结构关系管理是PLM系统实施重点和难点，软件系统对其支持和管理的程度直接影响到企业信息化建设的质量。本文结合近两年来机车行业、发电设备行业PLM系统的实施实践和体会，分析了复杂产品数据模型的建立和复杂产品批次BOM的搭建过程和方法，提出了制造型企业复杂产品批次化BOM管理解决方案，为企业更好的管理产品批次BOM提供了可行的管理思路。1.制造型企业产品BOM管理分析1.1制造企业产品BOM管理现状按照以往管理模式，PDM从产品设计角度上管理产品设计BOM，ERP从产品制造角度上管理产品制造BOM、计划BOM和成本BOM等。对于产品较简单的制造型企业，其产品设计BOM和工艺BOM基本一致，由产品研发人员维护产品BOM，工艺人员从企业加工的角度对产品BOM进行少量的调整并补充产品的制造信息；有些企业甚至在产品设计过程中，直接按照企业生产和装配的特点和要求搭建产品的BOM，这种管理模式较简单，也节约了管理成本。有些制造企业采取面向可制造与可装配的设计模式，在产品设计阶段，产品设计师与制造工程师进行协商探讨，利用这种团队工作，避免传统的设计过程之中“我设计，你制造”的方式而引起的各种生产和装配问题以及因此产生的额外费用的增加和最终产品交付使用的延误。1.2产品BOM管理的问题分析制造型企业接到市场订单后，都是按照批次进行加工生产制造，在生产制造前完成每个批次BOM的技术准备工作。对于产品结构复杂的制造企业，尤其是产品研发和生产任务重的企业，需要在同一时间段内搭建完同一订单的所有批次BOM，并对每一批次BOM及批次BOM有关的设计和制造数据进行有效追溯。此外，在实际生产中，批次BOM会由于设计错误、技术改进、技术资料变更、工艺调整和工序路线变化等导致结构的调整。因此，制造型企业对于复杂产品BOM的管理要求很高，并面临以下问题需要从管理上进行解决。1）不同批次BOM存在引用同一零部件的情况，这样就必须解决在同一时间段内如何搭建同一订单所有批次BOM，并解决不同批次BOM对同一零件交叉引用及变更的问题。2）设计BOM与批次BOM使用同一零件，在不同产品视图下使用同一零件的不同版本，需要对不同批次采取那个版本的零件进行准确追溯。3）由于在实际过程中，设计BOM、设计图纸和批次BOM会进行交叉变更，需要考虑不同视图BOM的交叉变更后如何保证批次BOM的有效性。4）已经发布的批次BOM，当生产变更时如何记录批次内的台份精确BOM及并进行追溯等。2.产品批次BOM管理的必要性制造型企业由于用户个性化需求的不同，同一型号产品在生产过程中会形成不同的加工批次，每一批次会加工生产多台或几十台以上。根据市场合同和订单情况，有些需要重新进行开发，即新产品设计，有些是在以往产品的基础上进行变形设计或者配置设计。按照订单组织生产，一个订单对应一个基本型号产品，而同一产品在生产过程中会存在不同的加工批次，这些加工批次的加工生产实际技术参数和产品设计要求出现偏差。出现这种情况可能是客户对这一批次产品有特殊要求，还有可能是企业加工环境造成的，导致这批生产的产品结构和设计结构不一致，需要在产品设计BOM的基础重新调整产品结构，并形成这个订单产品的批次BOM，根据批次BOM再搭建产品的制造BOM。对于产品系列化程度较高的企业，还需要按照一定的配置规则搭建全局的设计BOM，根据全局的BOM可快速形成实例化批次BOM。因此，对于产品复杂的制造型企业，管理好产品批次BOM至关重要，为ERP生产计划提供正确有效的产品制造数据。3.复杂产品批次BOM管理方法和搭建原则3.1复杂产品BOM管理方法对于产品种类多、产品复杂、产品系列化程度高的企业，产品变形设计多，设计人员创建某种型号产品的标准BOM后，系列化产品设计主要在标准EBOM的基础上进行变形设计或者配置设计。如果企业还没有实施ERP系统，建议在PLM中管理产品EBOM和PBOM，设计人员在标准BOM的基础上进行变形设计或者配置设计得到实例化的EBOM后，工艺或者制造人员在实例化精确EBOM的基础上进行工艺和制造信息的维护，直接搭建批次制造BOM，通过报表功能输出批次制造BOM信息供加工生产使用。如果企业已实施ERP系统，并且ERP系统能够接收批次信息，或者能够接收带有状态和版本信息的BOM，建议企业将BOM管理的重点转移到PLM系统，所有BOM信息（EBOM、PBOM和MBOM）在PLM中维护，在PLM中维护产品实际加工装配顺序和零件加工制造过程信息，以PLM平台为BOM管理中心，PLM把维护好的批次制造BOM传递给ERP，ERP不再进行批次制造BOM的调整，ERP接收到批次制造BOM数据后进行指导生产，并安排生产计划调度。3.2复杂产品BOM管理的模型产品数据模型是管理产品结构的基础，也是构建复杂虚拟产品模型的基础。有了虚拟产品模型以后，就可以在产品的整个生命周期中对各类信息及其之间动态变化的联系进行有效管理。在产品开发过程中的各个阶段，最终可以构建成一个一体化集成的产品数据模型，以PLM为平台建立BOM管理中心，实现产品设计BOM、工艺BOM和制造BOM的一体化管理。可以从以下几个方面来建立产品数据模型：1）建立企业标准件、外构件、原材料和毛坯等基础物料资源库，并建立企业级基本零部件的层次结构与属性信息库，便于在进行产品结构设计时可以随时调用资源组合成各种产品。2）建立产品数据关联模型，以零部件为核心、以产品结构为主线，建立产品零部件与模型基、图档等的相关联，实现产品设计BOM、工艺BOM和制造BOM的统一管理。3）建立产品配置变量和配置规则，把产品模块划分和接口定义与产品配置变量规则结合起来，实现模块化产品的配置管理。4）根据企业的特点，建立产品多视图数据模型，并通过时间、版本和状态的有效性建立视图之间的蔓延关系。3.3批次BOM搭建和需遵循的原则在生产过程中会形成不同的加工批次，需要根据企业产品的特点搭建批次BOM。从管理的角度上，可以通过时间有效性、版本有效性、状态有效性、配置有效性和产品基线（快照）等来控制不同视图中BOM的演变。下图为设计BOM和工艺BOM演化过程及批次BOM搭建过程，如果不同批次BOM搭建时采取零件版本升级管理模式，则不同批次应严格按时间节点进行生效发版，譬如搭建完第一次批次1-10台基础BOM后进行生效发版（定版前应保证数据的完整性），再搭建11-20台基础BOM。批次BOM搭建应遵循如下原则，按照客户合同和订单要求，搭建完产品的设计BOM后，一个设计BOM可以对应一个或多个批次工艺BOM，每一批次的工艺BOM对应相应的制造BOM，还可以把批次工艺BOM和所对应的制造BOM合并成一个BOM，根据产品设计BOM直接搭建批次制造BOM。在不同的批次BOM中，批次BOM可能会使用同一个零件，可以通过版本升级的方式管理，也可采取变号的方式处理，变号处理方式可以解决同一时间段内搭建多个批次BOM，批次BOM中对同一零件引用的问题，并能按照批次对相应的批次BOM进行有效追溯。设计BOM和工艺BOM演化过程及批次BOM搭建过程示意图3.4BOM变更对批次BOM影响处理变更过程是一个具有生命周期的过程，有效管理变更过程，追溯变更影响范围，高效地实现变更管理是产品数据管理的重点。在变更中，同样会涉及到BOM的变更，变更一般来源于产品设计部门的更改和加工现场反馈导致的变更，设计变更可能会造成工艺变更，会造成批次BOM的变更。当设计进行变更时，必须进行相应变更情况的分析和评估，确定图纸或者技术要求变更是否对产品设计BOM及批次BOM有影响，并需要走相关的变更评审流程，出相应的变更通知单，及时通知受变更影响单位。当图纸变更牵涉到非结构性变化（如增加技术状态描述、缺陷修正、性能改进等），而最新版本可以替代老版本时，图纸不需要变号，此时可以认为所有零部件引用该图纸最新版本。当图纸变更牵涉到结构性变化（关键尺寸变化、重大结构性调整、配置状态完全变更），而不再适用于其他产品的情况下，设计的零件及图纸都应该变号。此外，PLM提供版本管理、状态管理和数据发放及接收状态管理工作区，对发放的批次BOM及变更的批次BOM进行有效管理，保证企业产品BOM数据的一致性、完整性和正确性，使正确的数据，在正确的时间传递给正确的人。4．结束语产品BOM是制造型企业产品研发、制造和生产经营管理的核心数据，也是贯穿整个产品数据流通的纽带。在制造型企业中，尤其是复杂产品制造型企业，合理规划并有效管理产品各种BOM及相关的数据对保证产品数据的一致性、完整性和正确性起着至关重要的作用。